JPH11164511A

JPH11164511A - 磁石モータ

Info

Publication number: JPH11164511A
Application number: JP34080397A
Authority: JP
Inventors: Masato Nagai; 将登永井; Takeshi Kamiyama; 毅上山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】回転子ブロックと軸受との接触により生じる騒
音の防止と寿命の伸長とを図る。【解決手段】上側固定子１０の略中央に設けられた丸孔
１４には軸受ホルダ３がかしめ固定される。軸受ホルダ
３の挿通孔３ａ内には焼結メタルから成る軸受２が圧入
固定される。また、軸受ホルダ３の外周面には、吸引コ
ア２０が取着される。回転子７の内周面は、周方向に沿
って幅狭の帯状に所定の間隔で異極に着磁される。回転
子７の内周面の着磁部分７ａ，７ｂと吸引コア２０の外
鍔２１とが対向し、磁気吸引力がはたらく。それによっ
て回転子ブロックＡが吸引コア２０の方（アキシャル方
向）に引き寄せられて浮上し、且つ回転子７が軸受２の
端面と接触しない状態で拘束される。その結果、回転子
ブロックと軸受との接触により生じる騒音の防止と寿命
の伸長とが図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＣブラシレスモ
ータのように、永久磁石を有する回転子ブロックを備え
た磁石モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、永久磁石を有する回転子ブロ
ックを備えた磁石モータが種々提案されている（例え
ば、特開昭６０−１４８３６６号公報及び特開平７−１
６３１１７号公報等参照）。図８は代表的な磁石モータ
の１種であるＤＣブラシレスモータの一例を示す側面断
面図である。

【０００３】ＳＰＣＣのような圧延鋼板からなる矩形板
状の上側固定子１０は、略中央に後述する軸受ホルダ３
が挿入される丸孔１４が設けられ、この丸孔１４を中心
とする同一円周上に厚み方向に穿孔される３つの同一寸
法の角穴（図示せず）が等間隔で設けられ、さらに各角
穴に鉄系材料よりなる磁極歯１２の一端部がかしめ固定
されている。ここで、各角穴の中心は丸孔１４を中心と
する同一円周上で当該円を１２０°に等分割する位置に
配設される。

【０００４】また、ＳＰＣＣのような圧延鋼板からなる
下側固定子３０には、当該下側固定子３０と同じ部材を
折曲することにより形成した３つの磁極歯３２が、同一
円周上に当該円を１２０°で等分割する位置に配設され
ている。各磁極歯３２の周方向の寸法は同一である。と
ころで、磁極歯１２と磁極歯３２とは、両固定子１０，
３０を連結した状態で同一円周上にある。また、上側固
定子１０の略中央に設けられた丸孔１４には、軸受ホル
ダ３がかしめ固定される。

【０００５】回転子ブロックＡは、回転軸９と、底面略
中央に回転軸９が立設された円筒状の永久磁石７とで構
成される。永久磁石７は、外周面が周方向において等間
隔で交互に異極に着磁されており、６極構成となってい
る。回転子ブロックＡは、軸受ホルダ３の挿通孔３ａに
圧入固定された焼結メタルなどからなる軸受２に回転軸
９を挿通することにより、軸受２によって回転自在に保
持されている。ここに、永久磁石７の外周面は、磁極歯
１２，３２の内側面に対向するようになっている。

【０００６】コイル５は、軸方向の両端部に円板状の鍔
部４ａを有するコイル枠４のコイル巻回部４ｂに周回巻
きしてある。ここに、コイル枠４のコイル巻回部４ｂの
内周面は、磁極歯１２，３２の外側面に対向するように
なっている。また、コイル５の両端は、円板状のプリン
ト基板４０の適宜位置に半田付けされてＩＣよりなる制
御回路（図示せず）に接続される。一方、プリント基板
には直流電源を供給するための一対の直流電源供給用リ
ード線６を接続してある。なお、上側固定子１０、下側
固定子３０、コイル枠４、コイル５、磁極歯１２，３２
等で固定子ブロックが構成される。

【０００７】上面が開口した箱状のハウジング５０の収
納部５１には、上述のプリント基板、下側固定子３０、
コイル５が巻回されたコイル枠４、永久磁石７などが収
納され、上側固定子１０により上記開口面が閉塞され
る。ところで、プリント基板４０には、駆動回路を構成
する部品などが実装されている。駆動回路は、対向する
部位の永久磁石７の磁極がＮ極、Ｓ極のどちらであるか
をホール素子（図示せず）で検出し、制御回路がホール
素子の出力に基づいてコイル５へ流す電流の向きを切り
換えるようになっている。すなわち、この駆動回路で
は、ホール素子が永久磁石７のＮ極、Ｓ極を交互に検知
するたびに、コイル５への電流の向きが切り換わり、そ
の結果、磁極歯１２，３２の磁化極性が切り換わるか
ら、回転子ブロックＡが一定方向に回転するのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
ではハウジング５０の取付姿勢や回転軸９に接続される
ギヤ等の負荷によっては、軸受２の上側端面又は下側端
面に回転子ブロックＡが接触し、当該接触部分から騒音
を発し易く、また油切れが起こり易いために寿命が短く
なるというような不具合が発生していた。そこで、従来
例では回転子ブロックＡと軸受２とが接触する部位にワ
ッシャ等を介装して対策していたが、騒音や油切れによ
る短寿命化の不具合がしばしば発生して信頼性を著しく
損なっていた。

【０００９】本発明は上記問題に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、回転子ブロックと軸受
との接触により生じる騒音の防止と寿命の伸長とが図れ
る磁石モータを提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、軸受により回動自在に枢支され
た回転軸、並びに永久磁石を有する回転子ブロックと、
永久磁石との間に磁気力をはたらかせて回転子ブロック
を回転軸の周りに回動させる固定子ブロックとを備えた
磁石モータであって、磁気吸引力により回転子ブロック
を回転軸のアキシャル方向に浮上させ且つ軸受の端面と
接触しない状態に拘束する磁気吸引手段を備えたことを
特徴とし、回転子ブロックと軸受との接触により生じる
騒音の防止と寿命の伸長とが図れる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、固定子ブロックが、回転子ブロックの永久磁石周面
に対向配置される複数の磁極歯と、磁極歯に磁気的に結
合され回転子ブロックの回動位置に応じて直流の通電方
向が切り換えられるコイルとを具備することを特徴と
し、いわゆるＤＣブラシレスモータにおいても回転子ブ
ロックと軸受との接触により生じる騒音の防止と寿命の
伸長とが図れる。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、磁気吸引手段が、回転子ブロックの永久磁石
と対向するように軸受の外周面に取り付けられた吸引コ
アから成ることを特徴とし、簡単な構造で容易に磁気吸
引力を得ることができる。請求項４の発明は、請求項３
の発明において、吸引コアを磁性体により両端に外鍔を
有する円筒状に形成したことを特徴とし、吸引コアが容
易に製作できる。

【００１３】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、吸引コアを磁石により両端に外鍔を有する円筒状に
形成したことを特徴とし、吸引コアが容易に製作できる
とともに回転子側を着磁する必要がないことから製造工
程が簡素化できる。請求項６の発明は、請求項２の発明
において、互いに対向する面に複数の磁極歯が同一円周
上において突出した板状の一対の固定子、磁気的に連結
された一対の固定子の間に配設されるコイルを具備する
固定ブロックと、永久磁石により有底円筒状に形成され
た回転子、回転子の底部略中央に少なくとも一端部が固
定され且つ軸受により少なくとも一方の固定子に回動自
在に枢支された回転軸を具備する回転子ブロックと、回
転子の内周面と対向するように軸受の外周面に取り付け
られた吸引コアとを備えたことを特徴とし、いわゆるＤ
Ｃブラシレスモータにおいても回転子ブロックと軸受と
の接触により生じる騒音の防止と寿命の伸長とが図れ
る。

【００１４】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、吸引コアを両端に外鍔を有する円筒状に形成すると
ともに、吸引コアの各外鍔と対向する回転子の部位を異
極に着磁したことを特徴とし、磁気吸引力を増大させる
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を実
施形態により詳細に説明する。なお、本実施形態ではＤ
Ｃブラシレスモータを例示しているが、本発明の技術的
思想はＤＣブラシレスモータ以外の永久磁石を用いた磁
石モータ全般に適用可能である。また、本実施形態の基
本的な構成は従来例と共通するので、共通する部分につ
いては同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【００１６】図１及び図２に示すように、ＳＰＣＣのよ
うな圧延鋼板からなる矩形板状の上側固定子１０は、略
中央に後述する軸受ホルダ３が挿入される丸孔１４が設
けられ、この丸孔１４を中心とする同一円周上に厚み方
向に穿孔される３つの同一寸法の角穴１１が等間隔で設
けられ、さらに各角穴１１に鉄系材料よりなる磁極歯１
２の一端部がかしめ固定されている。ここで、各角穴１
１の中心は丸孔１４を中心とする同一円周上で当該円を
１２０°に等分割する位置に配設される。なお、上側固
定子１０への磁極歯１２の固定手段はかしめに限定する
ものではなく、その他の手段であってもよい。

【００１７】また、ＳＰＣＣのような圧延鋼板からなる
下側固定子３０には、当該下側固定子３０と同じ部材を
折曲することにより形成した３つの磁極歯３２が、同一
円周上に当該円を１２０°で等分割する位置に配設され
ている。各磁極歯３２の周方向の寸法は同一である。下
側固定子３０の四隅近傍には、下側固定子３０を上側固
定子１０と磁気的及び機械的に結合する鉄系材料よりな
る支柱１５が磁極歯３２の突出する向きと同じ向きに突
設してある。上側固定子１０には、支柱１５の先端部１
５ａが挿入される孔１３が穿孔されている。

【００１８】ところで、磁極歯１２と磁極歯３２とは、
両固定子１０，３０を連結した状態で、図２に示すよう
に同一円周上に交互に並置される。上側固定子１０の略
中央に設けられた丸孔１４には、軸受ホルダ３がかしめ
固定される。この軸受ホルダ３の挿通孔３ａ内には焼結
メタルから成る軸受２が圧入等の適宜の方法で固定され
ている。また、軸受ホルダ３の外周面には、後述する吸
引コア２０が取着されている。

【００１９】回転子ブロックＡは、回転軸９と、プラス
チックマグネットにより有底円筒状に形成された回転子
（永久磁石）７とで構成され、回転軸９と回転子７とは
圧入又はインサート成形等の適宜の手段により一体的に
形成されている。回転子７は、外周面が周方向において
等間隔で交互に異極に着磁されて６極構成となってお
り、さらに成形時の所謂肉盗み並びに外周面の着磁と内
周面の着磁を分離するための溝８が周方向に沿って設け
てある。なお、プラスチックマグネットを使用すること
で複雑な形状が製作し易いという利点があるが、勿論通
常の焼結磁石やゴム磁石で回転子７を形成してもよい。

【００２０】回転子ブロックＡは、軸受ホルダ３の挿通
孔３ｃに圧入された軸受２の孔２ａに回転軸９を挿通す
ることにより、軸受２並びに軸受ホルダ３によって回転
自在に保持されている。ここに、回転子７の外周面は、
磁極歯１２，３２の内側面に対向するようになってい
る。コイル５は、軸方向の両端部に円板状の鍔部４ａを
有するコイル枠４のコイル巻回部４ｂに周回巻きしてあ
る。ここに、コイル枠４のコイル巻回部４ｂの内周面４
ｃは、磁極歯１２，３２の外側面に対向するようになっ
ている。

【００２１】また、コイル５の両端は、プリント基板４
０の適宜位置に半田付けされてＩＣ等から成るモータ駆
動用回路１６に接続される。一方、プリント基板４０に
は直流電源を供給するための一対の直流電源供給用リー
ド線６が接続してある。なお、上側固定子１０、下側固
定子３０、コイル枠４、コイル５、磁極歯１２，３２等
で固定子ブロックが構成される。

【００２２】上面が開口した箱状のハウジング５０の収
納部５１には、上述のプリント基板４０、下側固定子３
０、コイル５が巻回されたコイル枠４、回転子７などが
収納され、上側固定子１０により上記開口面が閉塞され
る。なお、ハウジング５０の収納部５１の底面からは上
記リード線６が導出されており、保護用グロメット５２
にてリード線６が保護されている。

【００２３】ところで、プリント基板４０上面の適宜位
置には対向する部位の回転子７の磁極を検知する磁力検
知素子たるホール素子（図示せず）が配置してある。な
お、プリント基板４０の略中央には、回転子７の下面中
央の突出部を逃がすための孔４１が穿孔されている。こ
こで、モータ駆動用回路１６の動作について簡単に説明
しておく。このモータ駆動用回路１６では、対向する部
位の回転子（永久磁石）７の磁極がＮ極、Ｓ極のどちら
であるかをホール素子で検出し、ＣＰＵ等から成るモー
タ駆動用回路がホール素子の出力に基づいてコイル５へ
流す電流の向きを切り換えるようになっている。従っ
て、ホール素子が回転子７のＮ極、Ｓ極を交互に検知す
るたびに、コイル５への電流の向きが切り換わり、その
結果、磁極歯１２，３２の磁化極性が切り換わるから、
回転子ブロックＡが一定方向に回転するのである。

【００２４】次に本発明の要旨である吸引コア２０の機
能について説明する。既に説明したが、図３及び図４に
示すように回転子ブロックＡの回転子７は外周面が周方
向において等間隔で交互に異極に着磁されて６極構成と
なっている。さらに回転子７の内周面は、図３に示すよ
うに周方向に沿って幅狭の帯状に所定の間隔で異極に着
磁されている。

【００２５】一方、吸引コア２０は、図６に示すように
鉄等の磁性体により両端に外鍔２１を有する円筒状に形
成され、軸受ホルダ３の外周面に取り付けて固定され
る。ここで、図１並びに図５に示すように回転子７の内
周面の着磁部分７ａ，７ｂと吸引コア２０の外鍔２１と
が対向し、図５に点線で示すような磁気回路が形成され
る。而して、上記磁気回路により回転子７の着磁部分７
ａ，７ｂと吸引コア２０との間に磁気吸引力がはたら
き、その磁気吸引力によって回転子ブロックＡが吸引コ
ア２０の方（アキシャル方向）に引き寄せられて浮上
し、且つ回転子７が軸受２の端面と接触しない状態で拘
束されることになる（なお、回転子ブロックＡはラジア
ル方向については軸受２により拘束されている）。その
結果、従来例のように軸受２の上側端面又は下側端面に
回転子ブロックＡが接触して騒音を発したり、あるいは
油切れによる短寿命化などの不具合の発生を防止するこ
とができて信頼性を向上させることができる。しかも、
従来例に対して吸引コア２０の追加等だけで済み、部品
点数の増加を極力抑えて簡単な構造で長寿命、低騒音の
ＤＣブラシレスモータを提供することができる。

【００２６】ところで、吸引コア２０’は磁性体の代わ
りに、図７に示すように磁石によって形状に形成しても
よい。この場合、各外鍔２１’を対向する回転子７の着
磁部分７ａ，７ｂと異極に着磁することで回転子７の着
磁部分７ａ，７ｂと吸引コア２０’との間に磁気吸引力
がはたらき、同様に回転子ブロックＡを浮上させて拘束
することができる。而して、回転子７側を着磁する必要
がないことから製造工程が簡素化できるという利点があ
る。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明は、軸受により回動自在
に枢支された回転軸、並びに永久磁石を有する回転子ブ
ロックと、永久磁石との間に磁気力をはたらかせて回転
子ブロックを回転軸の周りに回動させる固定子ブロック
とを備えた磁石モータであって、磁気吸引力により回転
子ブロックを回転軸のアキシャル方向に浮上させ且つ軸
受の端面と接触しない状態に拘束する磁気吸引手段を備
えたので、回転子ブロックと軸受との接触により生じる
騒音の防止と寿命の伸長とが図れるという効果がある。

【００２８】請求項２の発明は、固定子ブロックが、回
転子ブロックの永久磁石周面に対向配置される複数の磁
極歯と、磁極歯に磁気的に結合され回転子ブロックの回
動位置に応じて直流の通電方向が切り換えられるコイル
とを具備するので、いわゆるＤＣブラシレスモータにお
いても回転子ブロックと軸受との接触により生じる騒音
の防止と寿命の伸長とが図れるという効果がある。

【００２９】請求項３の発明は、磁気吸引手段が、回転
子ブロックの永久磁石と対向するように軸受の外周面に
取り付けられた吸引コアから成るので、簡単な構造で容
易に磁気吸引力を得ることができるという効果がある。
請求項４の発明は、吸引コアを磁性体により両端に外鍔
を有する円筒状に形成したので、吸引コアが容易に製作
できるという効果がある。

【００３０】請求項５の発明は、吸引コアを磁石により
両端に外鍔を有する円筒状に形成したので、吸引コアが
容易に製作できるとともに回転子側を着磁する必要がな
いことから製造工程が簡素化できるという効果がある。
請求項６の発明は、互いに対向する面に複数の磁極歯が
同一円周上において突出した板状の一対の固定子、磁気
的に連結された一対の固定子の間に配設されるコイルを
具備する固定ブロックと、永久磁石により有底円筒状に
形成された回転子、回転子の底部略中央に少なくとも一
端部が固定され且つ軸受により少なくとも一方の固定子
に回動自在に枢支された回転軸を具備する回転子ブロッ
クと、回転子の内周面と対向するように軸受の外周面に
取り付けられた吸引コアとを備えたので、いわゆるＤＣ
ブラシレスモータにおいても回転子ブロックと軸受との
接触により生じる騒音の防止と寿命の伸長とが図れると
いう効果がある。

【００３１】請求項７の発明は、吸引コアを両端に外鍔
を有する円筒状に形成するとともに、吸引コアの各外鍔
と対向する回転子の部位を異極に着磁したので、磁気吸
引力を増大させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す側面断面図である。

【図２】同上の構成を説明するための図である。

【図３】同上における回転子の斜視図である。

【図４】同上における回転子の上面図である。

【図５】同上における回転子ブロック及び吸引コアの側
面断面図である。

【図６】同上における吸引コアの側面断面図である。

【図７】同上における吸引コアの側面断面図である。

【図８】従来例を示す側面断面図である。

【符号の説明】

Ａ回転子ブロック２軸受３軸受ホルダ７回転子９回転軸１０上側固定子１２磁極歯２０吸引コア３０下側固定子３２磁極歯

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年５月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】コイル５は、軸方向の両端部に円板状の鍔
部４ａを有するコイル枠４のコイル巻回部４ｂに周回巻
きしてある。ここに、コイル枠４のコイル巻回部４ｂの
内周面は、磁極歯１２，３２の外側面に対向するように
なっている。また、コイル５の両端は、プリント基板４
０の適宜位置に半田付けされてＩＣよりなる制御回路
（図示せず）に接続される。一方、プリント基板には直
流電源を供給するための一対の直流電源供給用リード線
６を接続してある。なお、上側固定子１０、下側固定子
３０、コイル枠４、コイル５、磁極歯１２，３２等で固
定子ブロックが構成される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】回転子ブロックＡは、軸受ホルダ３の挿通
孔３ａに圧入された軸受２の孔２ａに回転軸９を挿通す
ることにより、軸受２並びに軸受ホルダ３によって回転
自在に保持されている。ここに、回転子７の外周面は、
磁極歯１２，３２の内側面に対向するようになってい
る。コイル５は、軸方向の両端部に円板状の鍔部４ａを
有するコイル枠４のコイル巻回部４ｂに周回巻きしてあ
る。ここに、コイル枠４のコイル巻回部４ｂの内周面４
ｃは、磁極歯１２，３２の外側面に対向するようになっ
ている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】ところで、吸引コア２０’は磁性体の代わ
りに、図７に示すように磁石によって形成してもよい。
この場合、各外鍔２１’を対向する回転子７の着磁部分
７ａ，７ｂと異極に着磁することで回転子７の着磁部分
７ａ，７ｂと吸引コア２０’との間に磁気吸引力がはた
らき、同様に回転子ブロックＡを浮上させて拘束するこ
とができる。而して、回転子７側を着磁する必要がない
ことから製造工程が簡素化できるという利点がある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受により回動自在に枢支された回転
軸、並びに永久磁石を有する回転子ブロックと、永久磁
石との間に磁気力をはたらかせて回転子ブロックを回転
軸の周りに回動させる固定子ブロックとを備えた磁石モ
ータであって、磁気吸引力により回転子ブロックを回転
軸のアキシャル方向に浮上させ且つ軸受の端面と接触し
ない状態に拘束する磁気吸引手段を備えたことを特徴と
する磁石モータ。
【請求項２】固定子ブロックは、回転子ブロックの永
久磁石周面に対向配置される複数の磁極歯と、磁極歯に
磁気的に結合され回転子ブロックの回動位置に応じて直
流の通電方向が切り換えられるコイルとを具備すること
を特徴とする請求項１記載の磁石モータ。
【請求項３】磁気吸引手段は、回転子ブロックの永久
磁石と対向するように軸受の外周面に取り付けられた吸
引コアから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の
磁石モータ。
【請求項４】吸引コアを磁性体により両端に外鍔を有
する円筒状に形成したことを特徴とする請求項３記載の
磁石モータ。
【請求項５】吸引コアを磁石により両端に外鍔を有す
る円筒状に形成したことを特徴とする請求項３記載の磁
石モータ。
【請求項６】互いに対向する面に複数の磁極歯が同一
円周上において突出した板状の一対の固定子、磁気的に
連結された一対の固定子の間に配設されるコイルを具備
する固定ブロックと、永久磁石により有底円筒状に形成
された回転子、回転子の底部略中央に少なくとも一端部
が固定され且つ軸受により少なくとも一方の固定子に回
動自在に枢支された回転軸を具備する回転子ブロック
と、回転子の内周面と対向するように軸受の外周面に取
り付けられた吸引コアとを備えたことを特徴とする請求
項２記載の磁石モータ。
【請求項７】吸引コアを両端に外鍔を有する円筒状に
形成するとともに、吸引コアの各外鍔と対向する回転子
の部位を異極に着磁したことを特徴とする請求項６記載
の磁石モータ。